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不含金属的燃料电池

在追求更好,更便宜的方法来存储和使用能源,铂金等贵金属发挥着重要作用。他们作为催化剂来推动最高效的燃料电池,但费用昂贵和稀有。

现在,用于燃料电池的不含金属的替代催化剂可以是在眼前。在公布的7月15日的一项研究 ACS中央科学,一队来自威尼斯人官网app的化学家介绍了使用分子催化剂体系代替固体催化剂的新方法。虽然分子催化剂已经探索之前,前面的例子是比传统的铂催化剂的效率低得多。

Diagram of a fuel cell  
燃料电池上的两个半反应运行。氢
被氧化在一侧(黄色箭头),并且氧被还原在另一侧(蓝色箭头),在进程中生成电力(红色箭头)。形象:公共领域,R。 dervisoglu
 

燃料电池通过氢气和氧气在两个不同的电极反应而将化学能转化为电能。催化剂使反应更有效。

威尼斯人官网app的化学教授 香农斯塔尔 和实验室科学家 詹姆斯gerken 把从组以前的工作,灵感与使用氧气在应用化学工业的催化剂。他们注意到这些有氧氧化反应和在燃料电池中的氧反应之间的惊人的相似性,并决定看看他们是否能应用类似的方法来的燃料电池。

新的催化剂由分子称为硝酰基和氮氧化物的混合物组成。这些分子伙伴玩好起来;一个与电极反应良好,而另一个与氧有效地反应。

“而这种催化剂组合已经在有氧氧化以前使用的,我们不知道这是否会是一个很好的燃料电池催化剂,”斯塔尔说。 “事实证明,这是迄今报道的最有效的分子催化剂体系。”

因为方法涉及气体,液体和固体之间的化学反应,从概念到示范移动是不小的功绩。 gerken花了几个月的研究和优化他们的模型系统测试之前的一切所设想的安装的每个组件。

 
  教授。香农斯塔尔 詹姆斯gerken

“这项工作显示了首次分子催化剂可以接近白金的效率,” gerken说。 “和分子的好处是,你可以继续修改其结构,以进一步往山上爬,以实现更高的效率。”

这项工作是由美国支持通过能源部 中心分子电催化,能源前沿研究中心。斯塔尔和gerken信贷中心,促进各种化学学科之间的交叉授粉开门对该领域未来的发展。

利比dowdall